Качество конструкции футеровки конвертера, являющегося основным оборудованием сталеплавильного производства, напрямую определяет срок его службы и эффективность производства. Это решение, основанное на передовом отечественном и международном опыте, представляет собой систематическое решение с трех точек зрения: выбор материала, оптимизация процесса и контроль качества. Ориентируясь на различные условия труда в разных местах, он предлагает комплексную техническую систему, включающую выбор материалов для зонирования, точную конструкцию и динамическое обслуживание.
01 Система материалов и совместимость производительности
(I) Выбор материала рабочего слоя
Магнезиальный углеродистый огнеупорный кирпичсистема
Зона шлаковой линии: используются магнезиальные углеродистые кирпичи MT18A (содержание MgO больше или равно 88%, C больше или равно 14%). Их индекс устойчивости к шлаковой эрозии на 35% выше, чем у обычных магнезиальных углеродистых кирпичей, что делает их пригодными для зон со скоростью шлаковой эрозии, превышающей 2 мм/цикл.
Загрузочная сторона: используются противо-углеродистые магнезиальные кирпичи с 0,5 % металлического алюминиевого порошка. После испытания на термический удар при температуре 1600 градусов × 3 часа степень сохранения остаточной прочности достигает 82%. Летка оборудована цельнолитыми магниевыми-углеродистыми обсадными кирпичами с допуском на внутренний диаметр, контролируемым в пределах ±0,5 мм. Используется набивной материал с высоким-глиноземом, обеспечивающий работу-без утечек в течение 2000 термических циклов.
Применение аморфного материала
В кольцевой зоне колпака печи используется самотекучий литейный материал Al₂O₃-MgO-, конструкционная текучесть которого превышает или равна 220 мм, а объемная плотность составляет 2,95 г/см³ после сушки при температуре 110 градусов в течение 24 часов.
Проницаемые кирпичи окружены быстросохнущим корундовым -непроницаемым-материалом с глубиной проникновения менее или равной 1 мм/24 часа, который эффективно блокирует путь проникновения расплавленной стали.
(II) Оптимизация материала постоянного слоя
В обожженных магнезиальных кирпичах используется плавленый магнезиальный заполнитель (MgO более или равный 97%) с кажущейся пористостью менее или равной 16% и скоростью линейного изменения всего -0,12% после обжига при температуре 1550 градусов в течение 3 часов.
Между постоянным слоем и рабочим слоем устанавливается компенсатор из керамической бумаги Helu толщиной 5 мм- с коэффициентом компенсации 0,8%/1000 градусов для предотвращения концентрации тепловых напряжений.
02 Стандартизированный процесс строительства
(I) Подготовка к строительству
Экологический контроль
A temperature and humidity monitoring system is installed in the masonry area. Construction can only begin when the ambient temperature is >5 градусов и относительная влажность<70%. Refractory bricks must be preheated at 200°C for 24 hours, with a moisture content of ≤0.3%.
Калибровка оборудования
Лазерный дальномер используется для определения местоположения центра печи с точностью менее или равной ± 1 мм. Амплитуда вибрации вибрирующего стержня контролируется на уровне 0,5±0,05 мм с частотой 12 000 раз в минуту, чтобы обеспечить плотность набивочного материала не менее 2,8 г/см³.
(II) Технология секционной кладки
Конструкция пода печи
Постоянный слой укладывается методом «поперечного-разреза», при этом верхний и нижний слои магнезиальных кирпичей располагаются в шахматном порядке под углом 90 градусов, а толщина шва раствора не превышает 1 мм.
При установке воздухопроницаемых кирпичей используется лазерная система выравнивания, обеспечивающая точность позиционирования ±0,2 мм. Вокруг выхлопной трубы используется уплотнительный материал из карбида кремния. Конструкция шахты печи
В рабочем слое используется «метод восходящего по спирали», при котором каждое кольцо дверных кирпичей смещено на величину, большую или равную 3 штукам. Компенсационные швы располагаются по схеме «три горизонтали, четыре вертикали» с расстоянием между ними 1,2–1,5 м.
В цапфе используется технология предварительно напряженного анкерования: в поверхности огнеупорного кирпича вырезаны канавки «ласточкин хвост» и вставлены анкеры из нержавеющей стали 310S диаметром 8 мм.
Конструкция колпака печи
Регулируемая изогнутая опалубка используется для обеспечения того, чтобы погрешность круглости конической части была меньше или равна 3 мм/м.
Устьевые пресс-кирпичи представляют собой магнезиальный сухой вибрирующий материал, утрамбованный в три слоя, с коэффициентом уплотнения каждого слоя не менее 0,95.
(III) Управление ключевым узлом
Лечение переходной зоны
Для дугового перехода между ванной плавки и днищем печи используются кирпичи специальной-формы с отклонением радиуса кривизны менее или равным ±2 мм.
Между постоянным слоем и рабочим слоем наносится фосфатное связующее толщиной 2 мм для образования переходного связующего слоя. Оптимизация кривой печи
Используется трехэтапный-метод нагрева:
Секция с низкой-температурой (комнатная температура - 300 градус): скорость нагрева Меньше или равна 15 градусам в час, поддерживайте постоянной в течение 8 часов для удаления свободной воды;
Секция средней-температуры (300–800 градусов): скорость нагрева меньше или равна 25 градусам в час, поддерживайте постоянной в течение 12 часов для разложения кристаллической воды;
Секция высокой-температуры (800–1200 градусов): скорость нагрева не более 35 градусов в час, поддерживается постоянной в течение 24 часов для достижения спекания и уплотнения.
03 Система контроля качества
(I) Мониторинг процесса
Инфракрасное тепловизионное обследование
Сканирование температуры поверхности проводится после завершения укладки каждого слоя кладки. Участки с перепадом температур более 15 градусов требуют частичной доработки.
Температура корпуса печи контролируется в режиме реального времени во время процесса выпечки, а система аварийного охлаждения активируется, когда локальная горячая точка превышает 250 градусов.
Ультразвуковой контроль
Выборочные проверки проводятся на ключевых участках (вентиляционные огнеупорные кирпичи и летки). Дефекты с эквивалентным диаметром более φ3 мм считаются неквалифицированными. (II) Критерии приемки
Точность размеров
Отклонение корпуса печи от вертикальности Менее или равно 5 мм/м, общее отклонение по высоте Менее или равно 15 мм.
Отклонение ширины компенсационного шва Менее или равно ±1 мм, отклонение от прямолинейности Менее или равно 2 мм/м.
Физические и химические характеристики
Кажущаяся пористость рабочего слоя Не более 18 %, прочность на сжатие Не менее 80 МПа (1400 градусов x 3 часа).
Огнеупорность постоянного слоя под нагрузкой Не менее 1650 градусов (0,2 МПа).
04 Применение инновационных технологий
3D-печатные сборные детали
Для сложных конструкций (например, оснований из воздухопроницаемого кирпича) используются печатные детали из Al₂O₃-ZrO₂-C, что позволяет добиться точности размеров ±0,1 мм и повысить эффективность установки на 40 %.
Интеллектуальная система контроля температуры
Встроенные оптоволоконные датчики контролируют температурные градиенты в режиме реального времени и автоматически регулируют мощность нагрева, когда ΔT > 50 градусов/ч. Технология нано-модификации
Добавление 0,3% нано-SiO₂ к отливке увеличивает параметр термического удара (TSP) от 250 до 400 раз (вода-охлажденная до 1100 градусов).
05 Решение для сушки конвертера
Поместив в конвертер дрова и кокс, прогревайте его 5-8 часов. Когда температура достигнет 1200-1300 градусов, можно добавить расплавленный чугун для пробного обжига. Первая плавка стали должна быть полностью заполнена расплавленным железом; никаких отходов не допускается.
06 Оптимизация печи
На основе CFD-моделирования распределение толщины футеровки было скорректировано, в результате чего толщина шлаковой линии была увеличена на 15 %, а площадь цапфы уменьшена на 10 % по сравнению с традиционной конструкцией.
Благодаря совместным инновациям в материалах, процессах и техническом обслуживании срок службы футеровки конвертера был увеличен до более чем 8000 плавок, расход огнеупоров снижен до 0,8 кг/тонну стали, а общие затраты на техническое обслуживание снижены на 35%. В реальных условиях необходимо выполнять динамическую регулировку на основе конкретных параметров печи. Рекомендуется проводить проверку лазерным сканированием каждые 50 печей и создавать трехмерную цифровую модель-двойник для точного технического обслуживания.
